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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALi. QUITO - ECUADOR
CENTRAL HIDROELÉCTRICA
"LA MICA"
RAÚL OSWALDO CUBILLO. EGUEZ
QUITO
Junio, 1.969
-
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO
ELECTROTECNIA DE LA ESCUELA POLITÉCNICA
NACIONAL.
11 LA MICA "
Ra&l Osvaldo Cubillo EgUez
Quito, Junio de 1969.
-
CERTIFICO:-
Que, la presente Tesis fue
elaborada por el señor Raúl
O. Cubillo EgUez, bajo mi -
dirección.
Quito, Junio de 1969
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ÍNDICE DE APÉNDICES Y CUADROS
No..
Apéndice No. 1
Apéndice No. 2
Apéndice No. 3
Apéndice No* î _
Apéndice No. 5
Apéndice No. 7
Apéndice No. 1O
Cuadro No. 2
Cuadro No. 3
Cuadro No. 5
Cuadro No. 6
Cuadro No. 7
Cuadro No. 8
Cuadro No. 9
Cuadro No. 1O
DESCRIPCIÓN Pag Sj,
Número dedíaslaborables 81|
Número dedías no laborables 8£
Generación total mensual 86
Generación mensual en los días no la
borables 87
Demandas Mensuales % respecto a la -
demanda máxima 'anuala-f 88
Datos estadísticos del caudal del río
Ant izana 21
Plan de Abastecimiento de agua pota-
ble para Quito 89-9O
Tiempos en los que el caudal medio -
anual excede la capacidad máxima de a
duccíón en % 91
Datos estadísticos de la demanda máxi
ma, generación y factor de carga a
nual 92
Proyección de la demanda máxima, gene_
ración y factor de carga anual 93
Generación del sistema: % de la gene-
ración mensual- respecto a la anual 9lí-
Proyección de la generación mensual 95-96
Relación en % de la generación prome-
dio diaria en los días laborables y -
la total mensual 97
Relación en % de la generación prome-
dio diaria en los días no laborables
y la generación total mensual. 98
Proyección de la generación promedio
diaria en los días laborables 99-1QO
Proyección de la generación promedio
diaria en los días no laborables 1O1-1O2
-
No. DESCRIPCIÓN Pags,
Cuadro No. 11
Cuadro No. 12
Cuadro No. 13
Cuadro No. llj_
Cuadro No. l£
Cuadro No. 16
Cuadros No. 19
Cuadro No. 21
Cuadros No. 22
Cuadros No. 23
Cuadros No. 2?
Cuadros No. 30
Cuadros No. 31
Cuadro No. 32
Cuadros No. 33
Cuadros No. 3¡4-
Proyección de la demanda promedio men
sual en los días laborables 103-lOlj.Proyección de la demanda
promedio diar ia oen los días no laborables 105-1O6Proyección de la
demanda máxima mensual 1O7-1O8Caudales u t i l i zab le s y
potencias medias
gene rabí es e n e l s i s t e m a 1O9Proyección de la
generación, Déficits -
de Energía y cubrimiento de los mismos. 11O-12OCubrimiento de
los ..Déficits y caudales
requeridos en la Mica j¿l-j25~
Cantidad de agua gastada en la Mica 126-128
Aducción adicional máxima en el sistema 129
Operación de la Mica 13O-152Operación del Sistema
l53-l8oGeneración total con el proyecto La Mi-
ca. 181% de la generación semanal en los días
laborables y la total mensual. 221-221}.
% de la generación diaria respecto a la
semanal en la semana de máximo consumo 22̂ -228
% de la demanda máxima del día de máxi-
mo consumo respecto a la máxima mensual 229
Potencias que aportan las centrales:
Día "A" 230
Día "B11 233Movimiento de Aguas en los reservor ios; 236
Día "A" 236
Día "B"
232
235238238
-
CAPITULO I
GENERALIDADES:
Pags
Introducción 1
101«- Antecedentes 3
1O2.- Importancia del Proyecto ^
1O3»- Ventajas del Proyecto 6
lOij..- Esquema general del Proyecto 12
- Características de la Laguna 13
- Área de Servicio 16
- Instalaciones de Generación existentes 17
- Datos estadísticos del caudal del Río Antizana
(Apéndice No. 6) 21
CAPITULO II
ESTUDIOS PRELIMINARES
2Ol*-~ Estudios de demanda, y Energía,
r- Proyección de la Demanda y Energía 28
- Proyección de la Generación mensual 1|3
- Generación promedio diario en los días labora-
bles y su relación en % con generación total -
mensual. 1̂ 5
- Generación promedio diario en los días no labo
rabies y su relación en % con la generación total
mensual. ¿4.7
- Proyección de la generación promedio diaria en *
los días laborables» , -f 8
- Proyección de la generación promedio diaria en -
los días no laborables. [j.9
- Proyección de la demanda promedia:
En los días laborables 5O
En los días no laborables 51
-
Pags.
Demanda máxima mensual c-o
2O2»- Déficits de Energía y Cubrimiento de los mis-
mos»,
•w Caudales utilizables y potencias disponibles 53
- programa de Instalación 55
2O3»- Cubrimiento de los Déficits 57
20̂ ,»- Agua disponible en la Mica»
- Caudales y potencias a obtenerse 59
- Cubrimiento de Déficits y caudales requeridos
en la Mica 65
2O5«- Agua gastada en la Central y selección de la -
potencia adecuada 67
2O6.- Operación de la Mica ^
2O?*- Operación del sistema 78
- Generación Total 8i
Apéndices y cuadros del Capí tu lo II 81| - l8l
CAPITULO III
DISEÑO DE LA CENTRAL
3O1.- Descripción general de la Central l82
302.- Reservorio de regulación diaria l86
- Estudio para determinar el volumen requerido:
- Semana de máximo consumo 188
- Día de máximo consumo 191
- Demandas máximas en los días de máximo consumo 198
- Factor de carga en el día de máximo consumo 199
Para el caso de la Mica: 2OO
- Semana de máximo consumo 2O2
- Generación en el día de máximo consumo 2OL}.
- Demanda promedia 2O6
- Demanda máxima en el día de máximo consumo 2O7
- Factor de carga diario en la Mica 2O8
- Curvas de Carga ' ' 211
- Distribución de la carga 213
-
Pags..-- Movimiento de agua en los re servo ríos 216
-- Gonclusión 21?
- Caudal real requerido 2l8
- Cuadros referentes al diseño del reservorio 221~2)|J.|
303.- TUBERÍA DE PRESIÓN
- Número 2lj.5
- Diámetro 25O
- Espesor 255-• Variación de Espesores 256
Pérdidas de Carga: 257
a)En las Rejillas 258
b)A la entrada de la tubería . 261
c)Por rozamiento 26ÍJ-
d)En los codos 26?
e)En la Bifurcación * 271
- Otras características de la Tubería de Presión 273
Instalación 275
Apoyos y anclajes 275
3014-.- TURBINAS- Número 278
- Tipo 28O
- Diámetro del Rodete 283
- Diámetro del Inyector 286
- Cucharas 287
^ Peso aproximado 288
- Descripción general 288
305*- EL GENERADOR 292
^ Factor de potencia 293
- Voltaje 29&.- Velocidad, polos y peso 296
- Descripción general 297
- Características nomínales ' 299
- Dimensiones aproximadas 299
-
Pags/r~ Equipos auxiliares y accesorios 3O1
-- CASA DE MAQUINAS. 3O3
- Dimensiones 307
- Tipo de válvula 3O?
- Regulador de velocidad 308
- Puente grúa 31O
3O?.-- TRANSFORMADOR Y EQUIPO DE LA ESTACIÓN DE ELEVA
CION,- . 311
- Interruptor automático 318
- Seccionadores 320
- Pararrayos 321
- Transformadores de corriente y Tensión 32l|_
308.- CONTROL Y PROTECCIÓN 326
- Diagrama unifiiar 333,
- Protección del Generador 33i
- Protección del Transformador 333
- Protección de la Línea de Transmisión 330
-. Tableros de Control 3̂ 3
- Cubínculos 355$
309.- OTROS EQUIPOS DE LA CENTRAL 35*
- El Volante 355
- Excitatrices 35$
- Transformador de Servicio de la Estación
31O,- CONSLUSIONES 36
-
1
CENTRAL !t LA MICA "
.CAPITULO I
G E N £ R A L I P A P E S
INTRODUCCIÓN;
El objetivo de toda empresa de energía ele£
trica y que bien podría identificarse con el de la Em -
presa Eléctrica Quito S.A. es: abastecer energía de acue£
do a las necesidades de sus clientes, donde y cuando lo
requieran. A medida que los clientes aumentan su equi-
po, u otros artefactos que consuman energía eléctrica,
la carga es incrementada e igual que la necesidad de las
disponibilidades de las fuentes de abastecimiento.
En un sistema normal de abastecimiento, la carga está -
constantemente variando, y en efecto, se presentan pi -
eos y depresiones cuya magnitud y duración tiene un e-
fecto determinante en la capacidad del equipo que alimen
ta a esta carga.
La capacidad de una central se determina generalmente e-nr
-
2
"base de una proyección de la carga. A simple vista pare
ce una cuestión fácil de predecir, pero no siempre ello
es posible: mientras todas las condiciones permanecen -
normales, es posible que el crecimiento de la carga sea
también normal y dentro de estas condiciones se hacen -
los estudios de las futuras disponibilidades de fuentes
de energía.
Cuando entran en juego los factores económicos y -
políticos imprevisibles y difíciles de medir, dejan de
mantenerse los porcentajes antes anotados. Sin embar -
go, especialmente en tratándpse de centrales hidráuli -
cas es forzoso establecer las cargas probables en el fu
turo ya que se requieren varios años para construir y -
poner en operación una planta hidráulica. El estudio de
la demanda y proyección de la misma será objeto de estu
dio en la primera parte de la presente tesis, a fin de
determinar la potencia adecuada para la Central hidráu-
lica "LA MICA", para luego, en la segunda parte, hacer
un diseño a nivel de anteproyecto»
-
3
1O1.- ANTECEDENTES : La Empresa Municipal de Agua Pota-
ble en 1961 hizo una declaración de
que la Laguna "LA MICA" constituye una reserva p;a
ra el abastecimiento de Agua Potable a Quito, solicitan-
do de inmediato la adjudicación de dichas aguas a las Au
toridades pertinentes.
Como la utilización de las Aguas de "La Mica", —
por parte de la Empresa de Agua Potable es a largo plago,
pues se iniciará a partir del año 198lj., según indica el
plan de abastecimiento de Agua Potable para Quito (apén-
dice No. 7)* añ-o en el cual el caudal necesario será de
0,1̂ 47 m3/seg., siendo paulatinamente incrementado hasta
el caudal medio anual de 2,31? m3/seg. a mediados del a-
ño 2.OO6, la Empresa Eléctrica consideró que el proyecto,
a pesar de esta limitación, seguía siendo de interés, ra
zón por la cual se inició conversaciones con la Empresa
Municipal de Agua Potable, para una utilización conjunta.
Se discutió un convenio en el cual la Empresa Eléctrica
utilizaría las aguas de acuerdo a sus neces idades, duran
-
4
te el periodo en el cual la Empresa de Agua Potable no
la usaría para sus fines específicos; pero tan pronto -
como ésta requiera utilizarlas, para el abastecimiento
de agua para Quito, la Empresa Eléctrica aceptarla la
disminución paulatina de la capacidad del proyecto, en
lo que se refiere al incremento del caudal del Río San
Pedro, en el que están instaladas las Centrales princi-
pales del sistema eléctrico para Quito, y, esta disminu
ción se hará hasta el valor final de cero, en el año --
2*OO6 o sea a cabo de más o menos 30 años a partir del
primer año de utilización.
1O2.- IMPORTÁIS IA DEL PROYECTO: La explotación de los
recursos hídricos dé
la Cuenca de "La Mica", tiene como finalidad el a_
provechamiento de sus aguas para la producción de ener-
gía eléctrica, compensación d^l sistema de la cuenca del
Río San Pedro y utilización para el abastecimiento del
sistema de agua potable para la ciudad de Quito.
-
5
De lo anotado se desprende la importancia que tiene
el proyectos debido a que los caudales a captarse son de
servicio múltiple, el costo unitario de cada KW instala-
do será mucho menor que si fuera utilizado con un fin d̂
terminado.
Además, es necesario anotar que los recursos Hidráti
lieos de la Mica son de régimen complementario a los de
la Cuenca del Río San Pedro, ya que están influencia -
dos por el fégimen oriental, lo cual tendría una venta-
ja más en favor de su construcción. Con este proyecto
la Empresa Eléctrica Quito S.A. hallarla la mejor solu-
ción práctica a uno de los problemas más agudos que tie_
ne, como es la insuficiencia de agua que sufren las
Centrales localizadas en la cuenca del Río San Pedro en
la época de estiaje (julio, Agosto y Septiembre). En £
fecto, las aguas utilizadas en "LA MICA" serán conduci-
das pro gravedad y causes naturales al rio San Pedro, que
activarían potencias muertas de las centrales; Cumbayá,
Guangopol© y Nayón, (esta última próxima a instalarse),
-
par-a compensar los déficits de estiaje.
Hay también la posibilidad que estas aguas sean u-
tiiizadas en la Central de Chillos, para lo cual seria
necesario realizar obras complementarias de conducción,
ampliación del Reservorio, etc., y, además hacer un es-
tudl o detenido para determinar si es económicamente f a_c
tibie su construcción, ya que el tiempo de funcionamíeri
to seria limitado, o sea hasta cuando "Agua Potable11 re_
quiera el uso de toda el agua proveniente de la "MICA".
Lo3«- VENTAJAS DEL PROYECTO: Con el objeto de visuali-
zar la importancia del
presente proyecto mencionaremos las ventajas si -
guientes, agrupándolas en:
1.- Ventajas Técnicas,
2.- Ventajas Económicas.
Con relación a las ventajas técnicas podemos indi
car lo siguiente:
a) Regulación parcial del régimen del Rio San Pe-.
-
7
dro; pues los caudales aportados son de carácter comple
mentarlo, aunque su valor no es muy considerable, pero
que contribuirá a cubrir los déficits de energía produ
cidos en épocas de estiaje.
b) Adaptación de los recursos hidráulicos a los -
consumos: debido a que este proyecto, tendrá un reser-
vorio natural de regulación anual, permitirá la utili-
zación de las aguas de acuerdo a los requerimientos
exigidos por el consumidor.
c) Las Centrales Hidroeléctricas de Guangopolo, -
Cumbayá y Nayón aumentarán su capacidad de base, ya -
que ninguna fue diseñada como tal, en relación a su ca
pacidad instalada. Su caudal de diseño es su caudal
medio de invierno del Río San Pedro, regulado por su -
reservorio de regulación diaria, por lo que en perlo -
dos secos será necesario recurrir a la Mica, a pesar de
disponer de una Central Diesel de más o menos 9-8OO KW»,
de capacidad que resultará pequeña frente a la energía
necesaria.
-
d) Debido al gran desarrollo industrial de los dl^
timos años y además el incremento de artefactos case -
ros que requiere servicio eléctrico, obliga a prever roa
yores disponibilidades de energía adicional a la exis-
tente, esto se podría logca-r instalando "LA MICA", con
lo que.se solucionaría por lo menos en parte la demanda
de energía cada vez creciente.
e) Las aguas utilizadas en la Central "LA MICA" nie
jorará el factor de planta de las Centrales ubicadas ch
el Río San Pedro especialmente en los meses de sequía,
sin necesidad de hacer obras adicionales de importan —•
cia.
Desde el punto de vista Económico se tiene las si
guientes ventajas:
a) Mayor rendimiento en las Centrales del Rio San
Pedro;
b) Como consecuencia d e lo anterior, mayor utili-
dad a obtenerse de tales Centrales, sin costo adicional
-
9
de inversión»
c) Como en 1971? nías o menos entrará en funcionamieri
to la Central de NayÓn tendrá también mayor rendimiento
y mayores resultados.
Por consiguiente: la Central "LA MICA" con su capa-
cidad que posteriormente se determinara, permitirá a la
Empresa Eléctrica Quito S.A* esperar sin preocupaciones
los grandes proyectos hidroeléctricos como son Pizayags-
bo, Toach-i, e te,, que tiene en mientes INECEL, para la
zona central del país*
d) Desde el p unt.o de vista del costo del proyecto,
es necesario tomar en cuenta el tiempo 1 imitado de apro
vechamíento de las aguas, de acuerdo a l.as necesidades
de la Empresa Eléctrica Quito S.A., esto hará que en -
la Central quede una potencia muerta» pues cuando Agua
Potable requiera un caudal promedio y constante, la Cen
tral "LA MICA" tendrá que trabajar con este caudal.
Para tener una breve apreciación de la ventaja eco-
nómica que representa el llevar a efecto este Proyecto,
-
haremos el siguiente cálculo, tomando como base el cau-
dal medio anual de 2,317 m3/seg* (calculado en base a -
los aforos del río Antizana;apéndice No. 6).
P = Q x Hn x Nt x Ng x O,736
75
En la cual:
P = Potencia KW.
Q = Caudal en m3/seg.
Hn= Altura Neta.
Nt= Rendimiento de la turbina e igual a O,88 a
plena carga.
Ng= Rendimiento del Generador e igual a O,98 a
plena carga. Reemplazando valores:
P _ 2,317 x Hn x 0,88 x O,98 x Q,736
75
P = 1.9,6 Hn.
Si consideramos que los rendimient os son simila_
res para- las Centrales: Guangopolo, Cumbayá y Nayón, la
potencia P| a obtenerse en las centrales antedichas se
rá:
-
11
P 1 = 19,6 (Hg + He + Hn)
siendo:
Hg = Altura neta en Guangopolo
He = Altura neta en Cumbayá
Hn = Altura neta en Nayón
P 1 = 19,6 Hnl.
El costo aparente por KW. por instalarse en la Cen-
tral "LA MICA" será igual a Ca.
Ca =-|- ( 1 )
S = Inversión total
P = Potencia instalada
Costo real del KW. de LA MICA = Cr.
r* - SUr* ~ P+P1 .
Reemplazando los valores de P y Pl
Qr = § ( 2 )19,6 (Hn-J-Hnl)
Dividiendo la ecuación ( 2 ) para la ( 1 ) y multi-
plicando por 10O, obtenemos el costo real del KW en por -
centaje del costo aparente:
-
13
La utilizaci ón de los recursos hídricos del Proyec
to "La Mica" tiene como base los existentes en la Cuenca
de recolección del curso superior donde el rio Ñapo nace
con el nombre de Antizana y se ha denominado Proyecto "La
Mica" debido a la gran Laguna Mica-Cocha, la misma que se
utilizará como reservorio natural de regulación anual, lo
que permitirá una mejor distribución del agua para su irie
jor aprovechamiento; si es necesario aumentar su capaci-
dad de almacenamiento se puede cumplir este requisito su
biendo el nivel -de acuerdo a la necesidad, mediante la -
construcción de un dique que cerraría al misino tiempo su
CARACTERÍSTICAS DE LA LAGUNA
La Laguna Mica-Cocha está situada en las faldas sur
occidentales del Antizana a 3-9OO metros sobre el nivel
del mar, con una superficie de 2O2 hectáreas, l£ metros
de profundidad máxima y una capacidad de almacenaje de
23 millones de metros cúbicos," capacidad que puede ser
-
incrementada con la construcción de un dique,
La cuenca de La Mica comprende las siguientes áreas
de recolecciónj
1.- Quebrada de Pactag, que sirve de lecho al rio
Antizana que corre de norte a sur desde Papallacta, con
un recorrido de más o menos 28 Km* hasta el sitio del Pro
yecto.
2.- La quebrada Emduriapungo que la Empresa Eléc -
trica Quito le denomina Río Segundo, que nace en las nie
ves del Antizana.
3«~ Área de recolección de la Laguna que abarca una
superficie de 2O2 hectáreas, la misma que alimenta al Río
Desaguadero que va a formar el Antizana.
La Central "La Mica" sería posible llevar a efecto
mediante una toma profunda situada a más o menos 1O me -
tros bajo el nivel libre, cuya torre posiblemente será -
exagonal y un canal de aducción de más o menos 22 Km. en
los que están incluidos 3 Km» de túnel, para obtener una
-
caída bruta de más o menos 52O metros con un caudal
mo aprovechable lj.,7 metros cúbicos por segundo, para -
obtener una potencia de 2O.OOO KW»
Contará además con un reservorio de regulación
diaria con capacidad suficiente, la misma que se deter-
minará en el capitulo del diseño.
Las aguas de descarga de esta central hidroeléc--
trica, serian conducidas por causes naturales hacia el
rí'íD San Pedro* La cota de la descarga estaría determi-
nada en forma tal que permita un futuro aprovechamiento
a la Empresa Municipal de Agua Potable, en conexión con
su proyecto Pita-Tarnbo,
i-a línea de Transmisión de la Central, de Lj.6 KV.
se extenderá hacia el patio de maniobra de Guangopolo»
£1 patio de maniobra de Guangopolo, parte del proyecto
Nayón, entrará a función en 1,971» A este patio de ma-
niobras llegan las líneas de transmisión de las Centra-
les de Guangopolo, Chillos, Pasochoa y La Mica.
-
16
ÁREA DE SERVICIO
El pr íncipal mercado de la Empresa Eléctrica "Quí
to" S.A. es la ciudad de Quito, Capital de la República
del Ecuador, a la cual suministra energía eléctrica des
de 1.937» primero como Empresa Municipal y desde 1.955
bajo la denominación actual.
Quito, la Capital del Ecuador está ubicada a 2.8OO
metros de altura sobre el nivel del mar, en uno de los
valles formados por la cordillera de los Andes y algo -
hacia el norte de la región Andina Ecuatoriana; la po -
blación de la zona urbana de Quito, se estima en lj.21.8OO
habitantes a fines de 1.967»
Además, la Empresa atiende alrededor de 1|O peque-
ñas poblaciones, la mayo ría de los cuales pert ene c en a
la jurisdicción política del Cantón Quito, pero todos ê
líos en conjunto tienen una demanda completamente negl^
gible en relación a la de Quito. La Empresa "Quito"
S.A. sirve a estas poblaciones a partir de su.sistema -
-
17
principal en alguno de los casos, y desde pequeñas plan
tas locales en otros. Con todo, la Empresa Quito S.A.,
ha programado incluir en el área de su sistema eléctri-
co pr incipal a algunas de 1 as pequeñas poblaciones que
actualmente sirve a partir de plantas locales, y entre
ellas, Puembo, Pifo, Yaruquí, Pomasqui, etc.
De la copilación de datos estadísticos de opera-
ción de la Empresa Eléctrica "Quito" S.A., desde l*9l̂ l|.
hasta 1.967 el estudio de la informaci ón por el la pro -
poro i©nada, demuestra que las instalaciones de genera -
ción fueron suficientes para tender el mercado solo en
los lapsos comprendidos entre 19Í4-6 a 19ÍJ-9 y desde 1.961
hasta el presente (1.96?) aun cuando a fines de 1.966 -
volvieron a ser insuficientes, pero posteriormente con
la iniciación de operación de Cumbayá segunda etapa se
ha logrado cubrir este déficit que se presentaba.
INSTALACIONES DE GENERACIÓN EXISTENTES.
Las Centrales tanto Térmicas como Hidroeléctricas
-
con que cuenta la Empresa Eléctrica "Quito" S.A.
mente (1.968) son las siguientes:
NOMBRES TIPO CAPACIDAD
Cumbayá Hidráulica IjP.OOO KW.
Guangopolo Hidráulica 9.1pO KW.
La Carolina Diesel 9.8¿O KW.
Los chillos Hidráulica 1.76O KVT.
Guápulo Hidráulica 92O KW.
T O T A L :
Además, la Empresa compra potencia de la Central
Hidroeléctrica de Machachi y actualmente a Pifo en la
Año ' 1968
Pifo
Machachi
Año 1.971
Pifo
Machachi
300 KW.
55o KW.
250 KHF.
-
Por consiguiente la potencia instalada más la com
prada será la potencia disponible.
2-a central de Cumbayá está ubicada a 8,5 Kni« en -
linea recta al Noreste del Centro de Quito y utiliza el
agua del río San Pedro. Es una Central con reservori o
•2de regulación diaria con un volumen de 37O.COO nr de ca
pacidad úti 1 .
Su capacidad instalada se reparte en l|_ unidades de
1O.OOO KW. cada una»
La Central de Guangopolo se encuentra a 8 Km. ha-
cia el Este del Centro de Quito, y ligeramente hacia el
Sur. Es también una Central con reservorio de regula -
oción diar ia con un volumen de 9O*OOO Mts. de c a p a c i -
dad ú t i l y al igual que Cumbayá u t i l i z a agua del rio
San
Pedro.
Realmente, Cumbayá y Guangopolo son dos plantas 6fó
serie estando la bocatoma de la primera ubicada directa
-
mente en la descarga de la segunda, y próximamente se
sumará a este sistema la Central Nayón.
La Central Diesel - Eléctrica de La Carolina se -
encuentra en Quito, hacia el Noreste de la ciudad y cons_
ta de 18 Unidades que son:
3 Unidades de
2 Unidades de
2 ynidades de
3 Unidades de
2 Unidades de
2 Unidades de
Unidades de
270 KW.
5OO KW.
1*OOO KW.
325 KW.
2OO KW.
330 KW.
l.OOO KW.
Caterpillar.
Sultzer
Man
Caterpillar*
Blackstone.
English Electric
T O T A L : KW.
-
3CPKS3A 'üLQUITO S.A.
ESTUDIOS rKO^CTO LA MICA
(Valores en metros cúbicos por segundo)
PB •
1 .234567890I23 '4567890'12 .34567B90í
ítnei p
Dinero
1,P91 ,801,703 ,761,80
• 1,881.881 .901.76
.1 -551 , 651-R7 -1,831,85
OUPR1,921 ,941.941,941,901.921,923.95
'2.021.961.992,001.931,961,961.95
1.88 '
Fbro.
1 -PO1 ,901 .95.1 «791.751 ,6a1,581.631*641.67-1.P71 -
75,3.65'1.653 .P8,1.751 .66í. 691-741
.862.272.322.262.202,031.871,982.001.87
1 .85
MTZO
-1.771 .751 -P21 .772,092.' 032*112,00
•2,04• 1 .81
3.91'1,931 ,98 -
. 1 .93'- 2,01
2.08- , 2 . 1 ** 2 . 02
1.082,081 ,99.2.72-2.241.83 .2.041.P3
• 1 - 7 3. 2.00
3,902.221.98 '
1.99
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PESA ELtí"QUITO"
ESTUOTOS PHMYaC'TO "LA KTCA"
OA3TO Mtíi; 12 OTARIO D2L RIO ANZÍ^AM„
RAMTK KL AÍ/O 1,966.
(Valores en metros cúbicos pc~r gomando)
Enero Pbro, Marzo Abr i l Mayo . J u n i o Julio A;íost Seto.
Octub t tovb. üícb
1 9fi O T .-3- ** oo nr c; vt - - • -1,961,771 ,
981,881,881,811,771,681,721)751,711,Ü41,701,671,631 ,
561,711,741,912,132,142,112,132,061,9?p tíoe* f >— > &
•3,322,992,522,252,18
2,132, .172,11.1,94i, 901,98
' 2,032,402,161 , 901,971 /9Ü2 ,OQ1/761,741,571,50
•1,591,441 , 461,511,721,701,611,892,182,783,09
3,273 ,
953,'íñ3.052,732,tíl3,063,303.395,072,642,302,071,662,082,20'.2,842,96o
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92>532,375,628,277,826,255,166,39
•7,546,344 ,944,123,60
• 3,r>33,032,943,523.773,684,263 „ 763,193,02o 70i~f , i
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CAPITULO I¿H
2O1.~ ESTUDIOS PRELIMINARES,
Estudios de Demanda y_ Energí a . -
Preyecci6n de la Demanda ;v_ Energía .-
Uno de los trabajos fundamentales en una Empresa
Eléctrica es realizar el estudio del mercado de Energía,
lo más cerca posible a las realidades futuras, pues esto
permite programar las construcciones para el abasteci -
miento de las necesidades, con el objeto de hacer ade -
cuadas inversiones con probables utilidades.
La industria eléctrica tiene que adelantarse a las
necesidades del mercado, 'instalando equipos necesarios
para cubrir la demanda y consumo de energía, éstas apre_
elaciones, debido a la disponibilidad de datos, se hará
en base a las tendencias históricas de los datos esta -
dísticos de demanda y energía a nivel de planta, los
mismos que en períodos normales de crecimiento es aproxj_
,.3¿a:. que, en el estudio prop;û s.-
to, se tomâ áji' datos anuales, tanto dé demanda como'de
-
30
energía*
Los años en los cuales la potencia disponible es -
suficiente para un abastecimiento normal, coincide con
el período posterior a la entrada con operación de las
centrales: Guangopolo con sus unidades # 1 y # 2 y Cum
baya con sus Unidades #3 y # ij..
Con el objeto de hacer estudios de proyección es
muy práctico encontrar la relación que existe entre trmg_
nitudes variables, que en nuestro caso son la demanda
de energía y el tiempo transcurrido, es conveniente ge
neralmente expresar esta relación por ecuaciones o cur
vas que se aproximen a la realidad, la rzón de esto es
poder extrapolar consiguiendo de esta manera valores -
proyectados hacia el futuro.
Para el propósito referido, es necesario encontrar
la curva de aproximación, estas pueden ser, 1 ínea rec-^
ta, curvas, cuadráticas, exponenciales, geométri «
'icas/ ete*
-
Es conocido que la población crece en forma expo -
nencial y por ende, los consumos de energía, por tanto
V
la ecuación tendrá una ecuación de la forma: Y = ab
Aplicando logaritmos:
Log y = :log a + x log b (l)
Llamandoi
Log y = Y
Log a = A
Log b = B
La ecuación nos queda:
Y = A + BX que es la ecuación de una línea recta al
ser dibujada en papel logarítmico, lo que nos facilita
una extrapolación por la sola prolongación de la recta,
Mas específicamente la proyección dé la demanda se
hace en base a la fórmula:
P = A (1 + r)n (2)
Aplicando logaritmos;
Log P =/.o6/i+ n log (1+r) que tiene la misma forma de
la ecuación (l), por tanto podemos decir que la ecuación
-
en papel logarítmico .es una recta.
Aprovechándonos de esta propiedad, tomando los -
datos estadísticos de potencia y energía (Cuadro No. 2),
dibujamos en papel logarítmico estos puntos. Con el ob-
jeto de lograr una proyección, prolongamos la recta que
resulta de unir las demandas de los años tomados como re
ferencia (Ver plana* No. 8 y No.
-
CÁLCULOS :
P = A (1 + r)n
Donde;
P = Últ imos panto considerado
A = Primer punto considerado
r = Rata de crecimiento.
n = Número de 'años.
Aplicando logaritmos:
log P = log A + n log (1 + r)
Despejando:
. / . . v log P •* log Alog (i 4- r) = — a - 2 —n
Reemplazando valores:
a) Para el caso de consumo de energía: (-
ver Cuadro No. 2) .
P =
A = 50 't 160.780
n = llj. años .
leg (1 -i- r) = 698.386-109 5O'l6O.78O
-
log ( 1 + r) = 8'19g07 -.7,70036 = 0^97111+ ilj.
= 0,03^33.
Anti log (1 + rj = 1, 0814.2
De donde-;
r = 8,lj.2fo
b) Para el caso de demandas máximas:
P = 32.320
A = 1O.3OO
n = llj- años
Reemplazando les valores:
log ( i + r) = 109 32
-
valores que se tomaran como reales en cálculos fu turos*
Para el cálculo del factor de carga, part imos
del concepto: "Es el resultado de la relación entre la
demanda promedia y la demanda máxima x lOO"o
^ ,. Energía AnualDemanda promedia = *8.600 horas.
- __ Demanda promedia .-._Factor de carga = * x 1OODemanda
máxima
Para ilustrar tomaremos un ejemplo:
Año 1.968
Demanda, máxima = lj.8.620 KW.
Demanda promedia= 213!68O«QOO (KWH) = 2lu392 KW8.760 (H)
Factor de carga = 2Í4-«392 x 1OO _ ^ 17^
i^.8.620
Otro método usual en el estudio de las demandas -
es el "Método de la Tendencia Curvilínea" o llamada tam
bien el método de la "Parábola de los mínimos cuadrados"
cuya demostración no viene al caso pero que se aplicará
al presente estudio.
-
3 f*o
*-a Ecuación aproximada de la parábola para un jue
go de puntos (x,y), (xi,yl) ------ (xn,Yn) está dado por:
Y = A + EX + CX2
Donde las constantes A,B,C son determinadas por
la solución, del sistema de ecuaciones:
= AN 4- B-2TX + C^X2
= AZX + B^iX2 +
Siendo:
Y = Las demandas producidas cronológicamente
que para nuestro caso se tomará desde
1.914.9 - 1*96?.
A = No. años tomados en cuenta.
X = No. de orden de cada año ( l-2-3-¿J-~etc. )
2£ = Suma de todos los datos en el periodo con
siderado.
Es conveniente tomar el año cero al ano que está
en la mitad de X más uno, por tanto los años posteriores
-
a él tendrán signo positivo y los anteriores signo nega
3tiv©, con lo que se logra que ZTX, 2?X sea igual a ce
ro, y por tanto simplifica el sistema de ecuaciones a:
= AH +
= BIX2
Especí fie amenté en nuestro caso tomamos como re-
ferencia los años comprendidos entre 1.9^.9 - 1*967 in -
el us i ve» Los valores calculados están ind icados en la
Tabla No. .1.
TABLA No. 1
XY2Y
X X3 X^ x2AÑO Y(MW) X XY
1.91J.9 10.30 -9 -92.70 83lí-.3 -722 6,£6l 81
1.9^0 10.50 -8 -81^00 672.0 -512 1 .̂096 61̂ .
1.951 10.90 -7 -76*30 53Í4-.1 -3^1-3 2.ÍJ.O1 lj.9
1.952 10.90 -6 -6540 3924 -216 1.296 36
1.953 12.90 -5 -614.. 50 322.5 -125 625 25'
-
38
TABLA No. 1
Año
i
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
.951.
.955
.956
.957
.958
.959
.960
.961
.962
.963
.9614.
.965
.966
.967
Y(MW)
13
13
13
15
17
20
22
27
29
32
^37
1|0
^5
.10
.30
.14.0
.11
.89
.26
.26
•36
.80
.32
-5o
.00
.50
.20
X
-k
-3
-2
-1
0
1
2
3
k
5
6
7
8
9
XY
-52
-39
-26
-15
.UD
.90
.80
.11
O
20
1»-
82
119
161
172
259
3214.
Í4.06
.26
^.52
.08
.20
.60
.50
.00
.00
.80
X2Y
209.6
119.7
53.6
15.1
o
20. 20
89.0
21P.3
14.76.8808.0
1035.0
1813.0
2.592
3.661.2
X3
-61,
-27
-8
-1
O
1
8
27
614-
125
216
3i|3
512
722
¿256
81
16
1
O
1
16
81
256
625
1.296
2.14.01
ij.,096
6.561
X2
16
9
k
1
O
1
k
9
16
25
36
Itf
8
9
= 1^.17,5
-
= o
f = 13.888,8
= o
Z. X^ a 30.666
^x2 = 5,70
Reemplazando los valores en el sistema de ecua -
c i one s:
ij.17.5 = 19A + 570C (1)
13-889 = 570A + 30.660C (2)
570 B = 1.072.85 (3)
Resolviendo (1) y (2) simultáneamente:
Obtenemos los valores;
A = 18,97
C = 0,11
De la ecuación (3)
B = 1,89
Con el valor de la constante podemos escribir la
-
ecuación de la parábola:
Y = 18,97 + 1>89 x + O,llx2
Dando valores a x podemos calcular para los a-
ños siguientes la demanda necesaria:
AÑO X Y
1.968
1.969
1.970
1.971
1.972
1.973
1.9714.
10
14
12
13
14-15
16
4.8.870
53.030
57.4-00
62.170
67.OOO
72.070
77.370
1.980 22 113-820
Comparando los valores calculados por el método
exponencial anal i t ico o gráf ico y el de los mínimos cua_
drados, vemos que los datos son próximos para los años
comprendidos entre 1*968 - 1.973»
-
coger este sistema exponencial para nuestro estudio, -
ya que este es más confiable debido a que la ecuación
es una recta, en cambio el método de los mínimos cua -
drados es usual en períodos cortos de tiempo. Por tari
to para nuestros cálculos futuros tomaremos los datos
del cuadro No. 3 como reales.
Con el objeto de conseguir una aproximación lo -
más cercana posible a la forma en que se utilizará el
agua de la Mica y tratando de que el presente estudio
satisfaga los requerimientos técnicos necesarios,, se -
hará un estudi o separando los días laborables de los -
no laborables ya que los consumos de energía son mayo-
res en los días laborables, por tanto .&Ls consumos de
agua. Es mayor, en cambio en los días no laborables,
los consumos de energía son menores; por tanto el con
sumo de agua también e.s menor. Luego conviene hacer -
esta separación, la misma que nos llevará a obtener --
resultados satisfactorios.
-
Para el presente estudio disponemos de datos esta
dísticos proporcionados por la Empresa Eléctrica "Quito1,1
de los cuales tomaremos los últimos 6 años como referen
cía (1.962 - 1*967), puesto que estos años son el ünico
período histórico con abastecimiento normal. La repara
ción de días laborables y no laborable^ se hará en base
a porcentajes adecuados cuyos promedios se pueden apli-
car a valores futuros determinados por los pronósticos,
sin hacer ninguna distinción entre los tipos de consumí^
dores.
De la observación de los datos estadísticos se han
elaborado los siguientes cuadros, los mismos que nos per_
mitirán cálculos futuros;
1,- Numero de días laborables y su promedio (Apén
dice No. 1).
2.- Número de días no laborables y su promedio (A
péndice No. 2).
3»- Generación total mensual del sistema (Apéndi-
ce No. 3).
-
- Generación mensual en los días no laborables-
(Apéndice No. Ij.), los mismos que se han obte-
nido sumando día a día cada mes en los d i f e -
rentes años .
Con los datos de la Apéndice No. 3* se ha _
culado el tanto por ciento que representa la generación
mensual respecto a lo anual y además el promedio mes a
mes»
Así por ejemplo para el año 1.962 mes de Ene-
ro:
Generación mensual 1O • 751|- • 220
Generación anual 132*386. 7OO
= 10'7flf.22Q
Con los procedimientos s imilares se han cal -
culado los valores del Cuadro No. 5»
PROYECCIÓN DE LA GENERACIÓN MENSUAL
Tomando los valores obtenidos de la Proyección de
-
44
la Generación anual (Cuadro No. 3) Y multiplicando el -
% promedio de la generación mensual respecto a lo anual
(Cuadro No. 5) se obtiene la proyección de la generación
mensual•
Para ilustrar tomaremos como ejemplo el mes de E
ñero de 1.968.
Pronóstico de la Generación Anual = Gt =
= 213'68O.OOO (valor tomado de la Tabla No. 3).
% de la Generación Mensual respecto a 1© anual =
= 8, O2% (valor tomado de la Tabla No. 5).
Proyección de la Generación Mensual =
= 213*680.000 x 6,02 = 171137.000.
1OO
Con procedimiento similar se ha elaborado el cua
dro No. 6 para los años comprendidos entre 1.968 a 1.987,
intervalo que se considera suficiente"para los fines del
presente estudie *
Como se mencionó anteriormente, con el objeto de
-
hacer una aproximación más real, se hará un estudio se-
parado de días laborables y los no laborables y con este
propósito calcularemos:
EN # CON LA GENERACIÓN TOTAL . -
a) La Generación promedio diaria en los dias labo-
rables se calcula según lo siguiente:
Gpl = Gt " Gnl (1)M - Nn
Siendo:
Gpl = Generación promedia en los días laborables.
Gt = Generación total mensual (Apéndice N©. 3),
Gnl = Generación en los dias no laborables (ApéndJL_
ce No. ij.)«
M = Número total de dias del mes en estudio.
Nn = Numero de días no laborables (Apéndice No. 2)
Como lo que nos interesa conocer es el % que repre_
sent a la generaei ón (KWH) en los dias laborables, será
suficiente dividir (1) para la generación total, o sea:
-
Gt
Reemplazando los valores de (1)
% B Gt ~ Gnl .- GtM - Nn
Como i lustrac ion tomaremos el mes de Enero de
1.962 como ejemplo:
Gt = 10'75I|..220 (Apéndice -No. 3)
Gnl = 2*725.290 (Apéndice No. 1+)
M = 31 días (Calendario)
Mn = 9 días (Apéndice No. 2)
% = lQt75k.22Q - 2'725«290 x 1OO ̂ 1O» 7^.220 =
3 1 - 9
- 8^028.9^0 x 100 fr 10I7Sif.220 = 361|..9Sl x 1QO
22
= 3>393.
Con igual procedimiento se ha calculado para to--
dos los años comprendidos entre 1.962 - 1.967, valores
-
La Generación promedio en los días no labora -•v
bles será igual a la "Generación en los días no labora-
bles dividida para los días no laborables; o sea:
G GnlM n
Para calcular el % solamente será necesario
vid ir para la generación total mensual; o sea:
Gpn = - - x 100Mn x Gt
E j emp lo:
Mes de Enero de 1.968 donde:
Gnl = 2» 725. 29O (Apéndice No. 1^)
Mn = 9 días (Apéndice No. 2)
Gt = lO'?51j.«220 (Apéndice No. 3)
Reemp 1 az ando val or es :
jj = 2 '725 .290 f 1017514.. 220 x 100 .9
-
% = 302.810 - x 100 =, 2,81510! 75I4-. 220
Con procedimiento similar se han calculado te -
dos los valores indicados en la Tabla No. 8.
PROYECCIÓN DE LA GENERACIÓN PROMEDIA DIARIA EN LOS DÍAS
LABORABLES.»
Para la obtención de la generación promedia dija
ria en los días laborables se calculará en base a los -
promedios dados en la Tabla No. 7 y los valores dados en
el Cuadro No. 6.
"La Proyección de la Generación promedia diaria
en los días laborables será igual a la generación total
mensual del pronóstico (Cuadro No. 6) multiplicado por
promedio del % déla Generación promedia en los días la-
borables con relación a la generación total mensual (de
los datos estadísticos),
En otras palabras se obtendrán la proyección -
de la generación en los días laborables multiplicando -
-
entre sí los valores dados en la Tabla No6 y la Tabla No
7-
Ej emplo:
Enero de 1.968.
Generación mensual = 1?'13?.000 KWH (Tabla No. 6)
% Promedio = 3,397 (Figura No. 7)
Pronóstico de la Generación promedio Diaria en los
días laborables = 171 137-OOO x 3,397 = 582. llĵ KWH.
Con igual procedimiento se han calculado los va lo
res contenidos en el Cuadro No. 9. desde 1,968 hasta 1*987
PROYECCIÓN DE LA GENERACIÓN PROMEDIA DIARIA EN LOS DÍAS -
NO LABORABLES.
Para el cálculo de la Generación promedia diaria
en los días no laborables se harán en base de los prome-
dios % de la Generación promedia diaria en los días no -
laborables y la total mensual (Cuadros No. 8) y además
con los valores del pronóstico de la Generación mensual
(Cuadro No. 6)•
-
-•.::'>•.. 'La:>p,r.o.»yec'Gi.ÓTi de;
IsuíEtené'tóeáóa'promedia diaria- ene
los ¿ dlas^no'i laborables es- i,gual2ía la Generación,
M'en^suad
vd'jel *pronos tic-o. (;Cuadir.o;>ííí.o*¿o6) mult ipl i cada
por el prome
dio en %\¡-la^ Generación promedia diaria en los días no
laborables 4Cuadro No. 8)0
Cerno'* ilustración citar'émbs' un "ejemplo;
Mes de "Enero de 'l.̂ 68T'
% Promedie. = 2,776*. v ̂ (Cjiadro-$o. 8},. ., ./.
s , ̂ Generación Mensual ^IJ'l^^.OOO (Cuadro No. 6)
Generación Diaria en los Días no Laborables =
-~¿'~-17 '137̂ 000 x 2,776 '='fá$'*l23 KWH ""' "'""'1OO
Cpn_igua l procedimiento se,ha .calculado los valor
res p á r a l o s años, comprendidos .entre... 1-968 y.. 1 ¿987,
lo§
mi smes,, gue se enGuentran^en-. los Cuadros N o , 1O«
DE L DE^NDA PROMEDIA:
a )'- • AMANDA • PB©'M£DI A EN LOS DÍAS LABORABLES
Puesto que disponemos de la Generación promedia dia_"•- ¿ ' ' ?
• " ( , \ -i*.*"». '-*>•' - ' .. . ' -. ,',il
ria en los días laborables (Cuadro No. '9) para obtener la
-
caudal son;
Q-uangopolo 5OO KW.
Cumbayá 1.1 IO KW.
-Nay6n , 830 KW.
Los Chillos 1.3éO KW.
Pasochoa 1*5OO KW.
De acuerdo a Ü3P caudales disponibles en las cen -
t rales antedichas, indicadas en el Cuadro No. ll]., pode-
mos calcular las potencias medias disponibles -cada mes,
multiplicando entre sí, el caudal en metros cúbicos por
segundo y las potencias por unidad de caudales de las d_i_
ferentes centrales (los resultados en el Cuadro No. lij_) .
Es necesario añadir además a lo anterior, como p^
tencia disponible, la suministrada por Pifo con una po-
tencia uniforme de 8OO KW y Machachi con 3OO KW, poten-
cias con las que aportarán hasta el año 1.970; en el a-
ño 1 .971 las potencias previstas las centrales de Pifo
y Machachi serán de 5̂ 0 KW». y 2̂ 0 KW respectivamente.
-
Como fuente adicional de potencias disponemos de
la Central Diesel, que actualment e opera en la época -
de estiaje del Río San Pedro, normalmente en Julio, A-
gosto y Septiembre.
Con la instalación de La Mica se tratará de que
la Diesel opere s&lo en casos de emergencia, pues la -
potencia instalada en la Mica se diseñará sin tomar en
cuenta esta central térmica.
k) Programa de Instalaci 6n.-
Tomando como base el estudio de demanda máxi-
ma para el periodo comprendido entre los años 1.968
1.98O, contenido en el Cuadro No. 13 se puede afirmar
que a partir de 1*969 es indispensable que la ciudad -
de Quito cuente con otras fuentes de suministro para -
poder atender efic ientemente el crecimiento normal de la
carga.
El hecho de que la potencia y energía disponible
en Septiembre es menor a todos los meses del año de a-
-
cuerdo a los caudales disponibles en el San Pedro, da lu.
gar a que este mes sea el que determine la instalación -
de nuevas centrales, por esta razón si se quiere evitar
la generación diesel, hace falta desde ya una nueva fueri
te de energía hidráulica. Sin embargo debido al tiempo
de construcción, al proyecto hidroeléctrico de Pasochoa
que es el más cercano de los que tiene previstos la Em-
presa, no entrará en operación sano hasta 1.969. En tal
año, los déficits serán menores, pues aún en este año 11
na vez instalada Pasochoa existen,déficits que requie -
ren de otro proyecto (de Nayón) que aportará con una p_©
tencia máxima de 3O*OOO KW, el mismo que se ha prograina
do que entre en operación en Julio de 1,971, potencia -
con la cual se podrá cubrir los requerimientos de merca,
do hasta 1.97l|-, aunque para este año ya en Septiembre -
se tiene un déficit que sobrepasa la capacidad instala-
da de la Diesel; por tanto viene la necesidad de proyec_
tar una nueva central y se ha creído conveniente la Gen
tral "La Mica"; motivo de estudio de la presente Tesis»
-
2O3.- Cubrimiento de los Déficits.-
Para determinar ios déficits de energía conside-
ramos las potencias medias mensuales contenidas en el *
Cuadro No* llj., el programa de instalación indicado en -
(b) y la proyección de demanda requerida tanto en días
laborables como en los no laborables contenidos en los
Debido a que el costo de operación de la Central
Térmica representa pérdida para la Empresa Eléctrica "Qul
to) S.A., conviene que ésta esté en funcionamiento el m£
ñor tiempo posible, siempre que las condiciones de carga
lo permitan; por tanto la energía requerida se tratará -
de cubrirla solo con energía hidráulica, si la presencia
de déficit se manifiesta, este será cubierto por energía
suministrada por la Diesel.
De acuerdo a 1© anterior, se ha elaborado cuadros
año a año, indicando este cubrimiento de los déficits, da_
tos que están tabulados en los Cuadros No. l£, desde el -
-
ano 1,968, a 1.979, sacando de servicio la Central Dije
sel a part ir del raes de Enero de 1,975»
El procedimiento para elaborar los cuadros
No. 1¿, es el s iguientes
Ejemplo:
Mes: Enero
Año 1.971
Potencias Disponibles; (Cuadro No. li|)
Guangopolo 7«5OO KW.
Cumbayá 18 .OOO KW.
Los Chillos 1.6OO KW.
• 3*300
3P.lj.10 KVf.
Potencias Requeridas:
Días laborables-: 3O.911|- KW (Cuadro No. 11)
Días no laborables: 2lj..81j.6 KW (Cuadro No 12)
Défici t = Potencia requerida - Potencia Dis
-
Días Laborables: 3O.91Í4- - 3O.lj.lO =
Días no laborables: Cubre totalmente la ciernan
da.
Déf ic i t de energía en días laborables = Núme-
ro de días laborables x 2l| x déf ic i t de deman
da = 21,5 x 2íj. x Solí. = 26O.OOO KWH.
Esta energía puede ser cubierta totalmente por la
potencia suministrada por OTROS (Machachi y P i f o ) .
En los días no laborables ne> tenemos dé f ic i t , per
tanto el caudal y la potencia disponible , es suficiente
para cubrir toda la carga del sistema Quito.
De la observación de los Cuadros No. l5> en el
año 1.975 ( j u n i o ) será necesario que entre en
funciona-
miento otra central de una potencia suf ic iente para cu-
brir los déf ic i t s de demanda y energía exigidas por el
consumidor, ya que el déficit en septiembre de 1.974 so
brepasa la capacidad de generación de la Central Diesel.
.- AGUA DISPONIBLE EN "LA MICA" CAUDALES Y POTENCIAS
-
60
De los datos estadísticos del caudal medi o dia-
rio del río Antizana suministrados por la Empresa Eléc-
trica, desde el año 1.960 a 1.96?, es posible determi -
nar aproximadamente la cant idad de agua disponible para
el proyecto "La Mica" las mismas que se acumulan en di-
.cha laguna; que a su vez ésta constituirá un reservorio
de regulación anual, lo que nos permitirá su utiliza
ci&n de acuerdo a la necesidad impuesta por la demanda
de energíai
En el apéndice No. 6 están registrados los va-
lores de los caudales medio diario, de los cuales se ha
calculado el caudal medio anual y que es igual a 2,31?
onr/seg.
Agua disponible = 2,31? x 365 días x 2l\. horas
x 3.6OO seg. = 73'0?O.OOO m3.
Con el caudal medio anual de 2,317 podemos ob-
tener una. potencia aproximada de 1O.OOO KW'« continuos;
pero esto sería conveniente si esta central fuese pía-
-
61
neada como central base, per© como esta central cubrirá
los déficits de energía en estiaje, su potenci a se deter
minará de acuerdo a éstos déficits en. su periodo inicial
de fuñe i onamíento para luego operar como central base a
partir del año 2*CO6*
Con el propósito antes mencionado se determinará
primeramente la potencia que generarla esta central, por
cada m-yseg» de caudal.
Altura disponible = 52O Mts.
oQ = 1 irr/seg,
Nt = O,88
Ng = 0,98
hw = Pérdida total de altura por r^-rozamiento y
otros = \$> (por ser una tubería larga de
más o menos 2.ÍJ.OO Mts).
P = 1,000 x Q x Hn X Ng x 0,736
75
Donde:
oQ = Caudal en rrr/seg,
Hn = Altura Neta
-
Nt = Rendimiento de la turbina"
Ng = Rendimiento del Generador
O,736 = Factor de la conversión de HP a KW.
Reemplazando:
P = x 1 x gQ8 xO,88 x 0,736 = ,75
Como se indic6 al iniciar el presente estudio: -
quei el ^ua una vez uti 1 izada, contribuirá, a incrernen -
tar el caudal del río San Pedro, río en el cual están -
/instaladas las centrales Guango polo, Cumbayá y IfaybM ¿ja
fecha en que se construya el proyecto uLa Mica", converi
dría por tanto determinar la potencia adicional que
ducir ía en el sistema (Guangopol©) , (Cumbayá y Nayón) .
oPotencias por c/m /segí
(juangopo-1© $OQ KW.
Cumbayá 1.1 1O KVf.
Nayón 830 KW*
-
Debido a que estas centrales han s ido calculadas
para su caudal medio anual existen épocas del año (las
lluviosas) en la que sobrepasa las aducciones máximas
siguientes:
Guangopolo 18 iir/seg.
oCumbayi 21 nr/seg.
3Nay&n 3° nr/seg.
Por tanto en tales épocas el agua que viene de la
Mica no tendría utilieación en la producción de energía
eléctrica. Este incremento de caudal solo se utiliza -
ría en parte y el restante sería desperdiciado.
Tomando en cuenta este factor, o sea el tiempo en
que el Caudal Medio Diario excede a la Capacidad máxima
de aducción, (Apéndice No. 10} se ha determinado las p£
teñeias adicionales, sistema considerando que el caudal
con que opera la Mica es el caudal medio anual = 2.317
onr/seg.
-
(Valores con pérdida de agua)
Enero = 2.1Í|O KW.
Febrero = 2.OOO KW.
Marzo = 1.68O KW.
Abril = 1.30O KW.
Mayo = 1.560 KW.
Junio = 2.380 KW.
Julio = 2.14.30 KW.
Agosto = 2.1̂ O KW.
Septiembre = 2.Í&Q KW.
Octubre = 2.290 KW.
Noviembre = 2.23O KW.
Diciembre = 2.32O KW.
Como se puede observar los meses de más sequía: A
gesto y Septiembre se utiliza toda el agua proveniente -
de La Mica y produce 2.i|.OO KW por cada metro cúbico/seg.
De los cuadros No. lf>, en los que están registra^
dos los déficits de potencia (KW), se ve la necesidad de
-
65
que entre en funcionamiento otra central, en Junio de
1»9?5 Y justamente a partir de este mes se ha planifica-
do la puesta en servicio de la Central "LA MICA".
"LA MICA"
El caudal de operación de "La Mica", determinará
el incremento de caudal en el Sistema y por tanto la ener_
gla adicional a obtenerse.
Considerando que el caudal será el mismo, tanto
en La Mica como en el Sistema y que el déficit de ener -
gía existente, debe ser cubierto totalmente por la ener-
gía producida en ellas, cada cual tomará una parte de e¿
te déficit en proporción a su capacidad.de producción por
unidad de caudal.
Conocida la potencia con la que aporta la Mica y
el s istema para cubrir el déficit, el caudal requerido pa_
ra producir dichas potencias será necesario sino multipli
-
O
car por la potencia que es capaz de producir cada nr/seg.
Ejemplo:
Junio de 1.975
Potencia por metro cubico/seg. en el Sistema = 2,38MW-
MW^
Potencia por metro 3/seg. en La Mica = l]_,27HW.
Mrf. " "
T O T A L 6,65M
Défic i t : 3-199 KW.
Potencia tomada de La Mica = 2>1" x If>27° = 2.O5ÍJ.
KW6.650
Potencia del Sistema = 3*199, x 2.380 = lml¡g m.6.650
Caudal requerido en La Mica = 2»O5J4. KW _ n }lo+ _3 /1 v y 4-O
* iii / 0s e g .
Con procedimiento similar se ha calculado todos los
valores contenidos en los cuadros No. 16.
-
67
2O¿.- AGUA GASTADA EN LA CENTRAL Y SELECCIÓN. DE SU POTEN
CÍA ADECUADA
Debido a que el agua disponible anualmente en la
oLaguna prácticamente:; es limitada (73!O7O.OOO nr) es c©n
veniente chequear que el agua que se gas.ta en la produc-
ción de energía no spbrepase la cantidad disponible, lo
que nos permitirá determinar hasta cuando el agua alma-
cenada en la Laguna es suficiente para cubrir los défi-
cits de energía determinados por diferencia entre lros -
valores dados por proyección y la potencia disponible»
Con el propósito mencionado se ha elaborado cua -
dros de utilización de las aguas para los años compren-
didos entre 1.97í> Y 1-979 año en el cual el agua dispo-
nible no es suficiente para cubrir el déficit ya que cp_
mo se puede observar en los cuadros No. 19, la cantidad
de agua requerida para cubrir el déficit es de 92' 628-
92'628.0li.9 m3.
Para ilustrar el método de cálculo para determi -
-
nar el agua que se gasta en la Central La Mica se toma,
rá un ejemplo:
Para el año 1.975
Mes de Junio
Caudal requerido en La Mica:
En l©s días Laborables = O,L|_8l nr/seg (Cuadro No
19)
Número de días Laborables = 21.33 (Apéndice No. 1)
Volumen gastado = 21.3 días x 2lj. horas x 3.6OO -
seg. x O,lj.8l m^/seg = 886.íjl|.O nr.
Para los días no laborables que para este mes
consideramos 8,66 días, pero el caudal requerido es = O;
lo que signif ica que la potencia disponible y el caudal
de las Centrales existentes es suficiente para cubrir to_
da la demanda requerida,
En los cuadros No. 19 se encuentran tabulados to-
dos los resultados de los cálculos hechos para los años
1-975 - 1.976 - 1.977 - 1.978 - 1.979, tómanos mes a -
mes,
-
Como se indicó anteriormente el año 1.979 consti
tuye el año en el cua 1 el agua disponibl e no al canza a
cubrir totalmente el déficit de energía, pues el agua re
oquerida es de 92*628.Olj.9 iar (Cuadro No. 191 Y el agua
que
se dispone es más o menos 73 millones de metros cúbicos,
hace necesario hacer un ajuste de los valores del caudal
hasta obtener el valor de agua gastada cercano al valor
de agua disponible, obteniéndose de esta manera la dis-
tribución del agua para el año 1.979 (corregido) obte -
niéndose así el caudal máximo de lj.,68 metros cübicos/ -
seg«. caudal con el cual se obtiene una potencia aprox¿
= 20 mrseg
mada de: l|_*68 nr/seg. x lj.,2? —7nr/
Muchos factores entran en la determinación de la
capacidad de una Central, el problema es indeterminado,
y para encontrar mejor solución hay que. atenderj las
exi geneias de mercado, la posibilidad de regulación a -
nual, el costo de la obra con y sin regulación, la intejr
-
70
conexión con otras centrales hidroeléctricas de diferen
tes características hidráulicas que mutuamente determi-
nan una cierta compensación de caudales y por lo tanto
de energía producida»
Al planificar una central hidroeléctrica se pue-
de pensar:- o en abastecer las necesidades actuales de -
mercado las que se pueden definir con relativa precisibn,
o las futuras que en cierto modo son inciertas, pero me-
diante un estudio de demanda y energía se puede llegar a
valores próximos a los reales que si son cons iderados en
períodos cortos, garantizan una suficiente precisión.
Otro dato que se toma en cuenta es la repartic ion
de las necesidades en las diversas épocas del ano y aún
en las diferentes horas del día. Sabido es que escasí-
simas industrias requieren un consumo constante, este -
varia con la época del año y más comunmente en las ho -
ras del día. Esta variación depende también de la jor-
nada de trabajo. Industrias hay que funcionan las 2l|. ho
-
71
ras del día; otras solamente durante las ocho horas de -
la jornada de trabajo.
Al servir una Central a numerosos abonados, cada
uno con su peculiar curva de consumo hace que aún más -
sea incierta la variación de la carga, lo que hace pre-
ver un reservorio de regulación diaria.
Como hemos dicho, las necesidades de consumo no -
se pueden definir ni prever con suficiente flexibilidad
o disponerla en forma de que sea posible las obras de re
gulación y conseguir un adecuado acoplamiento entre las
disponibilidades hidráulicas y las necesidades de consu-
mo.
De todo lo dicho anteriormente en lo que se refie
re a la determinación de la capacidad se siguen los si -
guientes criteri os:
1.- Abastecer el mercado sólo con energía hidráu-
lica ya que en el presente caso, cuand© la central térmi
ca trabaja, el costo del KWH generado es mayor que el de
-
72
venta, presentaándose de esta manera pérdidas económi-
cas para la Empresa. Conviene por tanto dar primacía,
que la Central I!La Mica'1 se acople a los consumos, lo
cual determina que la potencia adecuada es de 2O MW«
Per otro lado sería un error econbmico el disponer de
una central con capacidad para servir necesidades que
tardarían años en presentarse; el costo en exceso de a
que 1 los gravarla i nú ti luiente el de la energía consumi-
da; conviene prever por lo tanto dicha potencia, en fun
ción de los consumos, para mejor rendimiento del capi-
tal y además el agua disponible es limitada en cantidad
y supeditado a las necesidades de la Empresa de Agua «
Potable.
2.- ta capacidad adoptada tiende a una produc -
c ion uniforme en el sistema, durante todo el año, en -
base a compensar las diferencias de estiaje, con la a-
portación de la energía de la centráis en estudio, lo que
hace aún más importante este proyecto,
3.- El instalar una central de menor potencia que
-
73
la determinada por los consumos, no tendría objeto, ya '-
que su potencia sería cubierta prematuramente y se pre -
sentaría déficits en verano y justamente es lo que quere.
mos compensar con el presente proyecto•
En resumen, la potencia adecuada para el presente -
proyecto sera de 2O MW".
2O6-- OPERACIÓN DE "LA MICA".
La Central Hidroeléctrica La Mica, operara en función
de la carga, pero de acuerdo a la cantidad de agua dispo
nible en la Laguna y su distribución se ha determinad© en
base a los criterios siguientes:
1.- Les primeros años de funcionamiento a partir de
1.975, en los cuales el agua disponible es suficiente pa_
ra generar energía capaz de cubrir todo el déficit; la
distribución del agua se ha hecho de acuerdo a éstos, sin
tomar en cuenta las aducciones máximas, lo que significa
que hay agua que se desborda en las diferentes centrales
-
74
hidroeléctricas y hay por lo tanto exceso de ella, pero
debido a que el agua que se dispone sobrepasa a l a reque
rída, este desperdicio no tiene importancia*
Q2.- Para los años en los cuales el agua disponi -
ble no es suficiente para generar la energía necesaria -
para cubrir todo el déficit, la distribuc ion de agua se
ha realizado tomando en cuenta:
a) Aducción máxima de las centrales que serían -
beneficiadas con el incremento del caudal, o sea Guango-
polo, Cumbayá y Nayón, ésta aducción máxima se ha deter-
minado por diferencia entre la capacidad de aducción rnáx_i_
ma y el caudal medio mensual indicado en el Cuadro No. llj.
los valores asi calculados se indican en los Cuadros No»
21.
b) Con el fin de compensar el régimen del Río San
Pedro, en los días de máximo est ia je, se ha tratado de -
que el agua utilizada en "La Mica", sea máxima en estos
meses, con lo que se logra obtener mayor potencia en La
Mica, y mayor incremento de caudal en el San Pedro, y -
-
como consecuencia mayor producción de energía en las
Centrales instaladas en este río, cuidando lógicamente
de que este incremento no sobrepase la aducción máxima,
3-" Como se mencionó al iniciar el presente estu
dio, el proyecto La Mica, es un proyecto conjunto con -
la Empresa ée Agua Potable, y mientras ésta no requiera
su utilización, la Empresa Eléctrica Quito, S*A. podría
utilizar el agua proveniente de la Laguna Mica-Cocha de
acuerdo a sus requerimientos.
Según los datos proporcionados por la Empresa de
Agua Potable (Apéndice No. 7) en 1 os que se indican el
Plan de dotación de agua potable, para Quito, la utili-
zación de las aguas provenientes de La Mica, será a par
tir de 1.98li., año en el cual se iniciará con un caudal
de i|I|_7»5 litros/seg. por tanto a partir de este año el
incremento del caudal del Río San Pedro con aguas de la
Mica, irá disminuyendo paulatinamente hasta el año
2.OO6, año en que toda el agua utilizada en la Central
"La Mica", se formará parte integral de la dotación de
-
agua potable para Quito* Por tanto para estos años ( ~
1.98i|. - 2.OO6) la distribución de agua se ha tratado de
que en los meses de menos sequía del Río San Pedro, el
agua se mínima, cuidando de que un grupo nunca funci£
ne con menos del 35$ de la potencia nominal para evitar
que el rendimiento baje a niveles no aceptables^en los
años posteriores, el caudal está determinado por las ne
cesídades de la Empresa de Agua Potable*
En todos los criterios mencionados se ha toma-
do en cuenta que el agua disponible es alrededor de 73
millones de metros cubicas y el agua utilizada oscila
por cifras cercanas a este valor, generalmente este va-
lor de agua gastada es inferior,para tomar en cuenta
las filtraciones, evaporaciones y fugas de agua^ pos i -
bles.
Aplicando los criterios anteriores, lo que per_
mite un mayor aprovechamiento de las aguas, se ha calcti
lado el agua que se gasta, potencias y energías a obte-
-
nerse
Como ilustración tomamos un ejemplo:
Año 1.976
Mes: Agosto
Segün los cuadros de la Figura No. 16 los cauda
les para este mes son: (Caudal medio mensual)
oDías laborables : 2,25 nr/seg.
Q
Días no laborables: O, 713 m /seg,
Promedio de días laborables para Agosto 21,5 días
Promedio de días no laborables para Agosto 9,5 -
días.
Agua que se gasta:
oDías laborables : 2,25
